地板是汽車車身的主要承力部件，與汽車扭轉(zhuǎn)剛度、NVH、碰撞安全等息息相關(guān)。地板性能不達(dá)標(biāo)，將造成一彎一扭低階模態(tài)頻率偏低，從而使車身在外界作用下產(chǎn)生共振，產(chǎn)生明顯的低頻噪聲，嚴(yán)重影響汽車的舒適性；白車身一階模態(tài)頻率太低，可能導(dǎo)致汽車安全氣囊誤爆、延時等嚴(yán)重故障；此外，地板在汽車行駛過程中，受到扭轉(zhuǎn)、沖擊等動態(tài)載荷，若剛度不足，會造成車身嚴(yán)重變形，進而導(dǎo)致汽車的操控性能下降，某些電動車自然事故是由地板設(shè)計缺陷帶來車身扭轉(zhuǎn)剛度不足引起的。

碳纖維復(fù)合材料地板借助碳纖維優(yōu)異的高剛度、高模量特性，及顯著的輕量化減重效果，已成功應(yīng)用在蔚來ES6、寶馬I3/I8系等量產(chǎn)車型，在眾多碳纖維汽車部件中脫穎而出，順利渡過民用碳纖維產(chǎn)品的培養(yǎng)期，正處在批量化應(yīng)用的爆發(fā)期。

  

圖1  碳纖維地板中通道等部件寶馬7系上的應(yīng)用

 

蔚來ES6的碳纖維后地板總成、碳纖維座椅板總成、碳纖維后地板橫梁總成三大部件，三個總成共4個碳纖維部件組合。經(jīng)過蔚來汽車全球測試證明，碳纖維后地板的使用讓車身整體的扭轉(zhuǎn)剛度更高，被動安全性能提高，整體耐久性也得到很大提升。碳纖維后地板嵌入到全鋁車身中，比鋁合金減重30%以上，與相同體積的高強度鋼相比，重量僅是它的1/5。綜合工況續(xù)航里程510km，百公里加速4.7秒，百公里制動距離33.9米，整車抗扭剛度高達(dá)4930N•m/deg，其比肩賽車的優(yōu)良性能離不開其高強度鋁和碳纖維復(fù)合材料的車身結(jié)構(gòu)。
 

圖2 ES6碳纖維地板部件
 

搭載了碳纖維地板總成的ES6從2019年6月18日宣布正式開始交付，6月交付413輛，7月交付673輛，8月交付1797輛，9月交付1726輛，10月交付2220輛，11月交付2067輛，到12月底累計交付11433輛。分析ES6銷售數(shù)據(jù)可以看出，ES6碳纖維后地板獲得用戶廣泛認(rèn)可，實現(xiàn)從研發(fā)到批產(chǎn)的質(zhì)變，成為汽車碳纖維領(lǐng)域的明星產(chǎn)品。

表1 搭載了碳纖維地板的ES6獲得市場廣泛認(rèn)可

排名	豪華電動SUV	2019年12月銷量
1	ES6	2547
2	Model X	1666
3	ES8	637
4	EQC	73
5	e-tron	44

                數(shù)據(jù)來源：中汽中心數(shù)據(jù)資源中心零售數(shù)據(jù)

國家輕量化材料成形技術(shù)及裝備創(chuàng)新中心依托單位北京機科國創(chuàng)輕量化科學(xué)研究院有限公司（簡稱“輕量化院”）在國創(chuàng)中心能力建設(shè)項目的支持下，引進了寶馬、蔚來碳纖維濕法模壓地板成形同款成套裝備，在碳纖維地板設(shè)計、仿真、批產(chǎn)制造、裝車驗證等領(lǐng)域形成一整套工程化解決方案。
 

 

圖3 輕量化院碳纖維復(fù)合材料成形裝備

近年來，輕量化院與北汽、奇瑞、廣汽等自主品牌主機廠緊密合作，開發(fā)多款復(fù)合材料地板，并獲得驗證應(yīng)用，對打通我國復(fù)合材料汽車地板“實驗室研究-工程化制造-產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用” 技術(shù)發(fā)展路徑具有重要意義，也是輕量化院作為央企響應(yīng)國務(wù)院國資委“進一步聚焦主業(yè)，加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)”要求的典型案例。輕量化院與國內(nèi)自主品牌主機廠的廣泛合作，將進一步擴大碳纖維復(fù)合材料工程化應(yīng)用系列化成果，為碳纖維汽車地板等關(guān)鍵部件先進制造領(lǐng)域“十四五”高質(zhì)量、高水平發(fā)展奠定扎實基礎(chǔ)。

作者：輕量化院德州分公司 任明偉